14.3热机的效率 随堂练习 （含答案） 2025-2026学年人教版物理九年级全册

14.3热机的效率
一、单选题
1．关于热机，下列说法中正确的是（　　）
A．如图所示为热机的排气冲程
B．热机的工作效率可以达到100%
C．如图所示冲程是将机械能转化为混合气体内能的过程
D．四冲程内燃机的吸气、做功、排气冲程是靠飞轮转动的惯性完成的
2．某机器的能量流向如图，其机械效率为η，则该机器（　　）
A．若是电动机，则E0一定是电能 B．若是热机，则
C．若是热机，则 D．η=100%，因为E0=E1+E2
3．关于热机，下列说法正确的是（　　）
A．汽油机和柴油机均属于内燃机，工作时他们点火的方式也相同
B．效率越高的热机功率也越大
C．新型燃料汽车实现了“零排放”其效率已达到了100%
D．在汽油机的做功冲程中，燃气推动活塞做功，燃气的内能减少，温度降低
4．有关热量与热值的说法中，正确的是（　　）
A．燃料燃烧，会放出热量，这是化学能转化为内能的过程
B．1kg汽油燃烧放出的热量比1kg酒精放热更多，说明汽油含有的热量比酒精多
C．酒精的热值是，说明1kg酒精所含的热量是
D．燃料燃烧放出的热量越多，它的热值越大
5．随着人们生活水平的提高，汽车走进千家万户，关于小汽车的知识说法正确的是（　　）
A．汽油的热值比柴油大，大多数小汽车用汽油机做发动机
B．发动机做功冲程将内能转化为机械能
C．精心保养可使发动机的效率达到100%
D．排出的尾气对环境没有任何污染
6．下面是某同学学习了热学知识后归纳总结的四个结论，其中正确的是（　　）
A．物体发生物态变化时，内能一定变化，温度也一定变化
B．做功和热传递都可以使同一物体升高相同的温度
C．热机的功率大，效率就一定高
D．1千克某种燃料燃烧放出的热量越少，其热值一定越小
7．下列说法中正确的是（　　）
A．热机是把机械能转化为内能的机器
B．汽油机经过技术改进，效率可达百分之百
C．两台热机相比，效率比较高的机器对燃料的利用率比较高
D．用热值大的燃料，就能提高热机效率
8．甲、乙两汽车的额定功率分别是8kW和10kW， 甲、乙两汽车的发动机工作效率分别是30%和26%。下列有关说法正确的是（　　）
A．甲比乙输出的机械能多
B．乙比甲输出的机械能多
C．乙换成热值大的燃料可提高效率
D．消耗相同多的同标号汽油，甲输出的机械能比乙多
9．如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的水进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时水升高的温度用Δt表示（水未沸腾）（　　）
A．若m相同，Δt越小，燃料的热值越大
B．若Δt相同，m越大，燃料的热值越大
C．若m与Δt的比值越大，燃料的热值越大
D．若m与Δt的比值越小，燃料的热值越大
10．柴油机的效率比汽油机高，是由于（　　）
A．柴油的燃烧值比汽油的燃烧值大
B．柴油的比热比汽油的比热大
C．柴油机气缸里的燃气产生的压强比汽油机里的高
D．柴油的密度比汽油的密度大
二、填空题
11．如图所示为“走马灯”，点燃底部蜡烛，会看到纸马随着纸风车转动起来。在此过程中　 　能转化为　 　能，这与四冲程汽油机的　 　冲程的能量转化情况相同。蜡烛在燃烧过程中越来越短，它的热值　 　（选填“变小”或“不变”或“变大”）。
12．2023年5月30日，在酒泉基地发射的“神舟十六号”载人飞船升空过程中，燃料舱内的液态氢的热值　 　（选填“变大”“不变”或“变小”）；若100g液态氢完全燃烧放出的热量有60%被水吸收，水温升高了40℃，则水的质量为　 　kg。（，）
13．《天工开物》中的“生熟炼铁炉”如图所示，古人将铁料熔炼成铁水，多热的铁水沿管道流入较低处的水塘，完成浑火，最终制成熟铁块。再用熟铁块作为原料，在炭火中加热吸碳，提高含碳量，然后经过锻打，除掉杂质又渗进碳，从而得到钢。请解答下列问题：［c铁=0.46×103J/(kg·℃)，q木炭=3.45×107J/kg，铁的熔点为1525℃，室温为25℃]
（1）炙热的铁水沿管道流入较低处的水塘，完成淬火，最终制成熟铁块其中，铁水变成铁块的过程是通过　 　（填“做功”或“热传递”）的方式使铁块的内能　 　（填“增加”或“减少”）；
（2）在熔炼铁水时，将炉内1000kg的铁从室温加热到刚要熔化时，铁吸收的热量为　 　J；
（3）如果（2）中铁吸收的热量全部由木炭燃烧提供，木炭的热效率只有40%，那么要熔炼这么多铁需要完全燃烧　 　kg的木炭；
（4）将铁料熔炼成铁水的过程可将铁料中的杂质分离，杂质的密度ρ杂质<ρ铁，要使高纯度铁水从出料口流出，出料口的位置应在熔炉的　 　（填“上端”或“下端”），理由是　 　。
14．一台单缸四冲程汽油机在一个工作循环中消耗了0.02kg汽油，若这些汽油完全燃烧产生的热量是，则汽油的热值为　 　J/kg；若该汽油机飞轮的转速为3000r/min，则1s对外做功　 　次。
15．汽油机工作时，汽油必须和吸进的空气成适当的比例，才能形成可以有效燃烧的混合气体，这就是空燃比（混合气体中空气质量与燃油质量之比），某厂家生产的四缸发动机总排量为2.0L，空燃比为14∶1，混合气体的密度为，则发动机做功一次，燃料完全燃烧放出的热量为　 　J（汽油的热值为），当发动机转速为时，此发动机的输出功率为90kW，该发动机每秒做功　 　次，发动机的效率为　 　（保留两位小数）。
16．农作物的秸秆可以回收加工制成秸秆煤。完全燃烧0.5kg的秸秆煤可放出　 　J的热量；若这些热量被质量为25kg，初温为20℃的水完全吸收，则可使水温升高到　 　℃。（已知，）
三、实验探究题
17．小柯同学自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系，他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1分钟记录了杯中水的温度（见表）．
加热的时间/min 0 1 2 3 4 5 6
甲杯水温/℃ 25 27 29 32 34 36 38
乙杯水温/℃ 25 26 27 28 29 30 31
（1）在安装、调整甲图中实验器材时，合理的顺序是先调整固定　 　的位置，再调整固定　 　的位置（选填图中的”A“或”B“）．
（2）为保证实验便捷、可靠，实验时应控制两套装置中一些相同的量，主要有：加热时间、水的　 　和　 　．
（3）通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是　 　．
（4）该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量，并记录了数据、利用公式Q吸=cm（t﹣t0）计算出水吸收的热量，同组的小红同学他认为通过这些数据不能准确地计算出煤油和菜籽油的热值，他的理由是　 　．
（5）已知酒精的热值为3.0×107J/kg，完全燃烧20g酒精放出的热量是　 　J．
四、科普阅读题
18．请阅读《四缸汽油机》回答题．
四缸汽油机
通常汽车发动机依靠燃料在汽油机汽缸内燃烧产生的高温高压气体推动活塞做功，从而对外输出有用功．汽缸是汽油机的核心部件，活塞在汽缸内往复运动，吸气、压缩、做功和排气四个冲程不断循环进行，活塞往复运动过程中，其在汽缸内所封闭空间的体积会不断发生变化．汽缸工作容积指活塞上表面从上止点到下止点所扫过的容积，该容积又称单缸排量，如图所示，它的大小取决于活塞的横截面积S和活塞从上止点运动到下止点距离l（即冲程长）．排量通常用升（L）或毫升（mL）来度量．
一般来讲，汽车的排量可以反映发动机（汽油机）输出功率的大小，所以增加汽缸数量或者增加每个汽缸的单缸排量可以提高发动机的输出功率．因而实际的汽车发动机都有多个汽缸，比如常见的四缸、六缸和八缸发动机．多缸发动机中每个汽缸的排量都相同，每个汽缸的排量之和就是汽车发动机的排量，常见的家用小客车发动机的排量一般为0.8L~2.8L．
如图所示为四缸发动机结构原理图：发动机通过连杆把四个汽缸的活塞连在同一根曲轴上，并使各汽缸的做功冲程的时间相互错开，在曲轴转动的每半周内，都有一个汽缸处在做功冲程，其他三个汽缸分别处在吸气、压缩和排气冲程．这样既能保证发动机有足够的输出功率，还能让发动机的动力连续平稳输出，减小发动机工作时带来的振动，从而提高乘坐汽车的舒适性．
此外，对于排量已经固定的发动机，也可以通过增加发动机的转动速度，即增加活塞的往复运动速度，以便在相同时间内增加汽缸的做功次数，从而提高发动机的输出功率．以一辆采用四缸汽油发动机的家用小客车为例，其发动机的排量为2.0L（即该发动机中四个汽缸工作容积的总和），发动机的转速表示每分钟曲轴所转的周数，用n表示，其单位为r/min（转每分钟）．通过测量得到了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示，可见在允许范围内，发动机转速增加时，输出功率也增加了．
根据上述材料，回答下列问题：
（1）该家用小客车发动机的单缸排量（工作容积）V=　 　L．
（2）由如图可知，该家用小客车发动机转速在1000～4000r/min范围内，其输出功率与转速大致成　 　比．（选填“正”或“反”）
（3）该家用小客车发动机的曲轴每转动一周，其四缸发动机的汽缸会有　 　个做功冲程，在做功冲程中将　 　能转化成了机械能．
五、简答题
19．1876年，德国人奥托制造出四冲程燃气内燃机。如图甲所示是某四冲程内燃机的做功冲程示意图，图乙是该内燃机能量流向的信息图，请用所学知识并结合图中信息回答下列问题：
（1）内燃机做功冲程中的能量是如何转化的？
（2）结合图乙中的信息，请你写出两条提高内燃机热机的效率的措施。
六、作图题
20．酒精的热值q为3.0×107 J/kg。请在图中坐标画出酒精的热值q与其质量 m 的关系图像。
七、综合题
21．2025年4月24日，中国载人航天在“东方红一号”发射55载之际开启第20次神舟问天之旅，神舟二十号载人飞船发射取得圆满成功。当日17时17分，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，神舟二十号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道。目前，航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功。
（1）神舟二十号载人飞船与天和核心舱进行快速交会对接。在对接过程中，神舟二十号载人飞船相对于天和核心舱是　 　（填“静止”或“运动”）的。对接成功后，天和核心舱先将采集的信息发射到北京航天控制中心，然后接收到回复信号共用，则北京航天控制中心到天和核心舱的距离大约是　 　m。
（2）若这次发射过程中火箭发动机的效率是，所需要的有用功至少为，则发射前工程师至少要向火箭中加注　 　吨热值为的液态偏二甲肼（假设液态偏二甲肼在发射过程中完全燃烧）。
参考答案
1．C
2．A
3．D
4．A
5．B
6．B
7．C
8．D
9．D
10．C
11．内；机械；做功；不变
12．不变；50
13．热传递；减小；6.9×108；50；下端；杂质的密度小于铁的密度，杂质在铁水中处于漂浮状态，铁水在下层
14．；25
15．9.2×103；25；39.13%
16．1.05×107；100
17．B；A；质量；初温；煤油；燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失；6×105
18．0.5；正；2；内
19．（1）做功冲程中高温高压气体推动活塞做功，将内能转化为机械能。
（2）根据图乙能量流向的信息图可知，提高内燃机热机的效率的措施有：让燃料燃烧更充分；减少废气带走的热量；减少热量散失；减小摩擦做功等。
20．
21．（1）运动；
（2）200